JP2017501424A - ゼロ点校正を有する差圧原理による方法及び測定アセンブリ - Google Patents

Abstract

差圧原理によって測定アセンブリのゼロ点校正を実行するために、該測定アセンブリは、測定セルを有する測定変換器を備え、該測定変換器は信号方式に関して少なくとも一つの評価ユニットと少なくとも一つの通信ユニットに接続され、通信ユニット（８）に提供される各デジタル信号を記録することが提案される。ゼロ点校正に関連する少なくとも一つの特性値は、各デジタル信号から決定される。該少なくとも一つの関連する特性値は、第一時点で基準特性値として記憶される。第一時点の後の第二時点において、少なくとも一つの関連する特性値が現在の特性値として決定される。基準特性値と現在の特性値との比較が実行される。該比較の結果が所定の許容範囲外である場合に、測定アセンブリのゼロ点校正が発生する。【選択図】図１

Description

本発明の主題は、ゼロ点校正を用いた差圧原理による方法及び測定装置に関する。

特に流体の流量測定に対しては、差圧センサを使用することが知られている。差圧センサは、例えば、流体の流路に設置される開口部を備えている。自由な流れ断面は、当該開口部によって縮小される。その結果、縮小した直径によって該開口部の前に高圧が発生する。該開口部の後ろには、低圧が発生する。差圧センサは、差圧原理に従って動作する測定装置に接続される。

測定装置は、差圧に比例した電気信号を送出する測定変換器を備える。測定変換器は、測定セルを備える。測定セルは、各差圧線を用いて差圧センサに接続される二つの入力を有する。測定セルは、少なくとも一つの圧力センサを有する膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）によって第一室と第二室とに細分される測定室を備える。第一室は、分離膜によって第一入力から分離され、第二室は、分離膜によって第二入力から分離される。当該室の内部には充填液があってもよい。各室に広がる圧力は、各分離膜を経由して測定膜及び圧力センサに伝達される。圧力センサは電気信号を送出し、該電気信号は、選択的に増幅及び／又はデジタル信号に変換される。デジタル信号は、さらにマイクロコントローラーにおいて処理され、対応する各インターフェイスによって、例えばＨＡＲＴモデムなどのさらなるシステム構成要素に提供される。

差圧に加えて、例えばセル温度や電子機器温度についての情報も提供されることが知られている。

測定精度に関しては、ゼロ点誤差ができる限り小さく、迅速に検出されることが特に重要である。

一般に、ゼロ点校正は手動で行われる。ゼロ点校正中に差圧測定を行うことはできないため、その間は、ユーザに妥当な測定値を提供するように代替値を設ける。この場合、該代替値の生成は、さまざまな方法で実行されてもよい。ゼロ点校正を実行及び代替値を生成するための手順は、例えば、特許文献１に記載されている。

ゼロ点校正の実行には、少なくはない仕事量を必然的に伴うという事実に鑑みて、一般的な場合、ゼロ点校正は、かなりの時間間隔でのみ実行される。当該時間間隔は、予め設定されてもよい。測定された圧力差の調整可能な限界値の関数としてゼロ点校正を依存させることも知られている。しかしながら、この場合、ゼロ点校正は、手動校正により直接的に実行されないが、仮想的に実行される。例えば、ゼロ点状態のための出力信号を測定し、出力特性曲線に従って移動させる。ゼロ点校正がそのように実行される場合、仮想的ゼロ点校正と呼んでもよい。

オーストラリア特許第３８８８０９号明細書

以上を踏まえて、本発明の目的は、先行技術に改良を加えたゼロ点校正を実行するための方法及び装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する方法を用いて本発明により実現される。各従属項は、当該方法の有利な改良点及び構成に関連する。

差圧原理によって測定装置のゼロ点校正を実行する本発明による方法であって、測定装置は、信号技術を用いて少なくとも一つの評価ユニットと少なくとも一つの通信ユニットとに接続可能な測定セルを備える測定変換器を有し、該方法は、通信ユニットに提供される各デジタル信号を最初に記録するという点において特徴付けられている。通信ユニットは、ＨＡＲＴモデムであることが好ましい。しかしながら、ＰＲＯＦＩＢＵＳ又はＭＯＤＢＵＳなどの他のデジタルバスを有する別の機器を設けることも可能である。

ゼロ点校正に関連する少なくとも一つの特徴量は、各デジタル信号から決定される。関連する少なくとも一つの特徴量は第一時点で決定され、基準特徴量として記憶される。第一時点の後にある第二時点において、関連する少なくとも一つの現在の特徴量が決定される。この現在の特徴量は、基準特徴量と比較される。該比較の結果が所定の許容範囲外である場合に、測定装置のゼロ点校正が実行される。

本方法の一つの有利な改善点によると、現在の特徴量は、ゼロ点校正が請求項１の工程ｆ）によって実行された後で基準特徴量として記憶されることが提案される。例えば、前述の比較の結果が記憶されると、測定装置の基準値からの偏差を適切なアルゴリズムによって決定でき、予防保守に使用することもできる。

現在の特徴量は、継続的に或いは所定の時間間隔で決定されてもよい。

ゼロ点校正が実行されると、次に代替値がゼロ点校正中に評価ユニットに提供される。代替値は、より早い時点で決定された値に基づくことが望ましい。

少なくとも一つの特徴量は、測定セルの温度であることが好ましい。測定セルの温度の変化は、ゼロ点に大きな影響を与える可能性がある。しかしながら、ゼロ点校正を実行するための既知の方法においては、ゼロ点校正を実行する時に、温度作用の効果が単に偶然に修正されるだけである。ゼロ点校正を実行しようとする時間間隔が短くなると、ゼロ点移動での温度変化の影響は低減されるが、これによって測定装置の可用性の低下を引き起こすことになる。

時間制御されている既知のゼロ点校正のための方法とは対照的に、本発明は、関連する特徴量が変化するため、基本的に一度だけゼロ点校正を実行する必要があるということから、本発明による方法は、測定装置のより高い可用性を実現できる。

測定装置によって処理圧力も記録される場合、本方法の別の有利な改善点によると、少なくとも一つの特徴量は、処理圧力であることが提案される。

別の発明概念により、差圧原理による測定装置を提供する。該測定装置は、測定セルを有する測定変換器を備える。信号技術を用いて測定変換器に接続される評価ユニットがある。信号技術を用いて間接的に又は直接的に測定変換器に接続される通信ユニットを設ける。該通信ユニットは、評価ユニットの一構成要素であってもよい。

記録ユニットを備える本発明による測定装置であって、該記録ユニットは、通信ユニットに提供された各デジタル信号の記録に適しており、また記録することを意図しており、さらに、ゼロ点校正に関連した少なくとも一つの特徴量を各デジタル信号から決定することに適しており、また決定することを意図している。第一時点に割り当てられて基準特徴量として利用される少なくとも一つの関連する特徴量を記憶するために、記憶装置が設けられる。現在の特徴量、すなわち第一時点の後にある第二時点における関連する特徴量も記憶装置に記憶されることが好ましい。基準特徴量と現在の特徴量との比較を比較ユニットによって実行する。比較ユニットは、比較の結果が所定の許容範囲外である場合に、測定装置のゼロ点校正を実行するための起動信号を送出する。

比較ユニットは、ゼロ点校正中に最終消費者用の出力信号として供給される代替値の提供に使用されてもよい。

各請求項において個々に言及される各特徴は、任意の技術的に好適な方法で互いに組み合わせてもよく、また、本説明からの主題及び各図面からの詳細によって補完されてもよく、それによって本発明のさらなる代替的な実施形態を示す。

本発明及び技術的な範囲は、各図面を用いて以下により詳細に説明される。しかしながら、本発明は、示される好適な例示的実施形態に制限されるわけではない。

図１は、工程順序を図式的に示す。 図２は、測定装置を図式的に示す。

図１は、測定装置のゼロ点校正を差圧原理によって実行するための方法の順序を図式的に示し、該測定装置は、測定セルを備える測定変換器を有する。

測定装置は、測定セルを備える測定変換器を有し、該測定変換器は、信号技術を用いて少なくとも一つの評価ユニット及び少なくとも一つの通信ユニットに接続可能である。通信ユニットによって、最初に測定変換器のＩＤを読み出す。通信ユニットは、例えば、ＦＳＫモデムでもよい。セル温度及び／又は静圧は、例えば、提供されたデジタル信号から関連する特徴量として読み出される。現在の特徴量と、早い時点で決定されて基準特徴量として記憶される特徴量との間に著しい偏差があるかどうかについて試験が実行される。少なくとも一つの基準特徴量と少なくとも一つの現在の特徴量との間の比較によって、その結果が所定の許容範囲外にあることを明らかにした場合、次にゼロ点校正を実行する。差圧原理による測定はゼロ点校正中に実行できないので、ゼロ点校正中に代替値が設けられる。代替値は、仮想測定値として最終消費者に提供される。

ゼロ点校正の開始に伴い、対応する各弁、好適には各ソレノイド弁を作動させ、所定期間の後に実際のゼロ点校正が実行される。ゼロ点校正中に、差圧が測定される。差圧がゼロである場合、次に各弁が開放される。通信ユニットにおいて新しいデジタル信号がある場合、代替値は削除され、現在の測定値が消費者に提供される。

ゼロ点校正を行うためには、ソレノイド弁を用いることが好ましい。第一ソレノイド弁（隔離弁）によって、差圧線（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｉｎｅ）は工程から切り離される。該隔離弁は、無電流状態で開放される。第二弁（均等化弁）によって、差圧測定変換器の測定開口部の両側にある二つの室は、ゼロ点校正中に接続される。これにより、差圧が確実に０に等しくなる。無電流状態において、均等化弁は閉鎖される。

均等化弁が無電流状態において完全に閉鎖されない場合、測定された差圧を誘発する恐れがあり、それによって測定精度が低下する。二つの均等化弁が直列に接続される場合には、信頼性が向上し得る。これによって、個々の弁の非漏出性を試験できるという利点もある。このため、二つの均等化弁のうちの一つは、通常の操作中に一定間隔でそれぞれ開放されてもよい。この際、測定した差圧の減少が判明したら、依然として閉鎖されている均等化弁が漏れていることが想定できる。漏れている弁が交換されるまでの間、精度に影響を及ぼすことなく測定を継続することができる。

均等化弁のうちの一つ或いは全てが開放されているかどうかについての試験は、均等化弁の数とは無関係とすることが可能である。隔離弁を閉鎖して均等化弁を開放した後に、差圧が大幅に減少して測定されない場合、均等化弁が開放されていないことが想定され得る。欠陥のある均等化弁の交換が行われるまで、測定を継続して実行できる。しかしながら、この間、自動的なゼロ点校正はできない。

隔離弁の非漏出性の確認は、隔離弁を閉鎖した後に均等化弁を開放することによって可能である。その結果、差圧が減少しても値がゼロに近づかない場合、漏出していると考えられる。この場合、均等化弁を再び閉鎖する。その結果、差圧が再び増加するならば、隔離弁に漏れが生じているという結論が導かれる。隔離弁の交換が行われるまで測定を継続して実行することができるが、この間ゼロ点校正を行うことはできない。

ゼロ点校正の実行後に隔離弁が再度開放されない場合、弁を開放する指示の後で測定された差圧は変化しないということが明らかになる。この場合、当該弁を交換しなければならない。

図２は、差圧原理による測定装置を図式的に示している。差圧センサ１は、信号技術を用いて測定変換器２に接続される。測定変換器は、それ自体が周知である測定セルを有する。測定セルは、特に圧力センサや温度センサといった複数のセンサを有する。各センサのアナログ信号は増幅されても、また、デジタル信号に変換されてもよく、それらは構造ユニット４で実行できる。構造ユニット４は、例えばディスプレイ設置部７に接続される評価ユニット６にデジタル信号を送出する。参照符号８は、上述の例示的な実施形態において信号技術を用いて測定変換器に間接的に接続される通信ユニットを意味する。通信ユニット８に提供された各デジタル信号は、記録ユニット９を用いて記録される。基準特徴量及び現在の特徴量は、記憶装置及び、例えばマイクロコンピュータの形式で構成される比較ユニットにおいて評価される。測定装置のゼロ点校正を実行するための起動信号は、基準特徴量と現在の特徴量との比較に応じて生成される。

Claims (8)

1. 差圧原理によって測定装置のゼロ点校正を実行する方法であって、前記測定装置は、少なくとも一つの評価ユニット（６）と少なくとも一つの通信ユニット（８）とに信号技術を用いて接続される測定セルを備える測定変換器（２）を有し、
   ａ）前記通信ユニット（８）に提供される各デジタル信号を記録し、
   ｂ）前記ゼロ点校正に関連する少なくとも一つの特徴量を前記各デジタル信号から決定し、
   ｃ）関連する前記少なくとも一つの特徴量を基準特徴量として第一時点で記憶し、
   ｄ）関連する前記少なくとも一つの特徴量を前記第一時点の後にある第二時点で決定し（現在の特徴量）、
   ｅ）前記基準特徴量と前記現在の特徴量との比較を実行し、
   ｆ）前記比較の結果が所定の許容範囲外である場合に前記測定装置のゼロ点校正を実行する、方法。
2. 前記ゼロ点校正が工程ｆ）により実行された後で、前記現在の特徴量を前記基準特徴量として記憶する、請求項１に記載の方法。
3. 前記現在の特徴量を継続的に決定する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記現在の特徴量を所定の時間間隔で決定する、請求項１又は２に記載の方法。
5. ゼロ点校正中に代替値を前記評価ユニットに提供する、請求項１から４の何れかに一つに記載の方法。
6. 前記少なくとも一つの特徴量は、前記測定セルの温度である、請求項１から５の少なくとも一つに記載の方法。
7. 前記少なくとも一つの特徴量は処理圧力である、請求項１から６の少なくとも一つに記載の方法。
8. 差圧原理による測定装置であって、
   測定セルを有する測定変換器（２）と、
   信号技術を用いて前記測定変換器（２）に接続される評価ユニット（６）と、
   信号技術を用いて間接的に又は直接的に前記測定変換器（２）に接続される通信ユニット（８）と、
   前記通信ユニット（８）に提供された各デジタル信号の記録に適し、かつそれを意図し、また、ゼロ点校正に関連した少なくとも一つの特徴量を前記各デジタル信号から決定することに適し、かつそれを意図した記録ユニット（９）と、
   第一時点において少なくとも一つの関連する特徴量を基準特徴量として記憶し、前記第一時点の後にある第二時点において少なくとも一つの関連する特徴量（現在の特徴量）を記憶する記憶装置と、
   前記基準特徴量と前記現在の特徴量との比較を実行し、前記比較の結果が所定の許容範囲外である場合に前記測定装置のゼロ点校正を実行するための起動信号を送出する比較ユニットと
   を備える測定装置。

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